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Automatisation de la mesure fonctionnelle COSMIC - ISO 19761 des logiciels temps-réel embarqués, en se basant sur leurs spécifications fonctionnelles

Soubra, Hassan (2011). Automatisation de la mesure fonctionnelle COSMIC - ISO 19761 des logiciels temps-réel embarqués, en se basant sur leurs spécifications fonctionnelles. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

De plus en plus de prestations véhicule sont réalisées par du logiciel embarqué, notamment celles liées au véhicule électrique, au multimédia et aux aides à la conduite. Piloter les coûts de développement de ces logiciels embarqués en augmentation est un enjeu majeur pour garantir la compétitivité de Renault. L’objectif du projet industriel dans lequel ce projet de recherche s’inscrit est de piloter ces coûts efficacement.

Le premier problème industriel à résoudre est l'estimation des coûts de développement des futurs logiciels en ayant seulement leurs spécifications fonctionnelles modélisées avec un langage/outil de modélisation donné. Renault SAS, avec son propre processus d’estimation a priori, entre autre, aura des benchmarks pour pouvoir négocier et choisir les futurs fournisseurs auxquels il va confier le développement de ces produits logiciels. Suite à un appel d’offre et aux réponses des différents fournisseurs, le constructeur pourra chercher et demander des explications on se basant sur des mesures et des benchmarks concrets.

Un processus d’estimation basé sur l’utilisation de modèles de simulation de productivité de développement logiciel permet ce pilotage des coûts. La création d’un modèle de productivité repose d’une part sur la mesure d’un attribut du logiciel, sa taille fonctionnelle, et d’autre part sur les données d’effort transmises par le fournisseur.

Le but principal de ce projet de recherche est l’automatisation de la mesure de la taille fonctionnelle, selon la méthode COSMIC ISO 19761, des logiciels des systèmes réactifs, temps-réel et embarqués en utilisant leurs spécifications fonctionnelles. Le but est donc d’identifier les parties automatisables dans le processus de mesurage de la taille fonctionnelle de ces logiciels, et de concevoir et prototyper un outil qui les automatise pour accélérer la mesure (processus qui consomme beaucoup de temps et de ressources s’il est fait manuellement, sans oublier le facteur ‘humain’ d’erreur) afin que l'utilisation de cette méthode en industrie soit exploitable et efficace.

Ces tailles fonctionnelles seront utilisées avec l'historique de l'effort des fournisseurs dans les développements antérieurs et les modèles de productivité correspondant pour estimer les efforts de développement des nouveaux logiciels et des évolutions des logiciels.

Il est impossible d’automatiser une méthode de mesure de la taille fonctionnelle directement parce qu’une méthode de mesure définit des concepts et des descriptions génériques. Il faut créer une procédure de mesurage pour chaque modèle-cible en entrée à un processus de mesurage. Une procédure de mesurage est définie comme un ensemble d’opérations décrites explicitement pour permettre de mesurer suivant les principes d’une méthode de mesure donnée. En conséquence, pour pouvoir atteindre le but principal de ce projet de recherche, deux objectifs ont été définis. Le premier objectif est le design des procédures de mesurages basées sur le standard COSMIC ISO 19761, et le deuxième est le développement d’un prototype qui implémente ces procédures.

L’atteinte du premier objectif s’est faite en deux étapes:

- La première étape était l’analyse et la compréhension des modèles des outils de modélisations utilisés chez Renault, qui sont Statemate et Simulink.

- La deuxième étape était la création et la documentation des deux procédures de mesurages, une pour les logiciels dont les spécifications fonctionnelles sont modélisées avec Statemate, et une procédure pour les logiciels dont les spécifications fonctionnelles sont modélisées avec Simulink.

La première étape de l’ensemble des étapes nécessaires pour atteindre le deuxième objectif, était la création d’une représentation semi-formelle qui a comme but principal l’extraction des informations nécessaires et suffisantes pour pouvoir mesurer le logiciel en suivant les principes de la méthode COSMIC ISO 19761. Cette représentation semi-formelle peut être produite manuellement lors de l’application manuelle des procédures de mesurages, mais sa production manuelle consomme d’avantage d’effort et de ressources. Pour l’automatisation, toutefois, la production de cette représentation est très importante et nécessaire pour la phase de mesurage qui produit la taille finale en unités internationales de mesure CFP. La deuxième étape était le design et le développement du prototype de mesurage qui implémente la procédure de mesurage proposée pour les spécifications fonctionnelles des logiciels modélisées avec Simulink. Ce prototype a été utilisé chez Renault. Une version industrielle a aussi été développée. Un dépôt de demande de brevet a été fait.

Et bien sur, le prototype a été testé avant son utilisation pour s’assurer que les résultats de la mesure faite par le prototype sont conformes au standard COSMIC ISO 19761. L’évaluation du prototype a été faite en appliquant un protocole d’évaluation proposé dans le cadre de ce projet de recherche pour les outils de mesure automatisés qui sont basés sur le standard COSMIC et en utilisant un ensemble de spécifications fonctionnelles de Renault.

Résumé traduit

More and more automotive services are designed using embedded software, including those related to electrical vehicles as well as multimedia and driving aids. Managing the development costs of embedded software is a major challenge to ensure the competitiveness of Renault. The thesis is part of an industry research project to improve the management of these software development costs.

An estimation process based on the use of software development productivity models allows the management of development costs. The creation of a productivity model is based on the measurement of an attribute of the software, its functional size, and on the effort data provided by the supplier(s).

The industrial problem to be addressed first is the cost estimation of future software development using their functional requirements modeled with a specific language or modeling tool. By measuring the functional size of its functional requirements using the COSMIC ISO 19761 ISO standard, Renault SAS is able to benchmark, select suppliers to whom it will entrust the development of its software products and negotiate specific development projects.

The main purpose of this research project is the automation of the measurement of functional size of reactive, real-time and embedded systems software using their functional requirements, and according to the ISO 19761 COSMIC method. Hence, this requires to identify the parts in the measurement process that can be automated, and then to design and prototype a tool to automate those parts to speed up the measurement process (which consumes a lot of time and resources if done manually, not to mention the 'human' error factor) so that the use of this method in the industry is feasible and effective.

These functional sizes are combined with project efforts to produce the suppliers’ productivity models which are used next for estimation purposes.

It is challenging to automate a functional size method because measurement methods define generic concepts and measurement rules. The set up of a measurement procedure for each input to the measurement process is hence needed. A measurement procedure is defined as a set of operations described explicitly in order to measure according to a specific measurement method. Therefore, in order to achieve the goal of this research project, two research objectives were selected. The first research objective is the design of measurement procedures based on the COSMIC ISO 19761 standard, and the second research objective is the development of a prototype that implements these procedures.

The first research objective was achieved in two steps:

1. The analysis of the models of the two modeling tools used at Renault (i.e. Simulink and Statemate)
2. The design of the two measurement procedures, one for the functional requirements modeled with Statemate, and another for Simulink.

The second research objective required a number of steps, including first the design of a semi-formal representation for the extraction of necessary and sufficient information to be able to measure software by following the principles of the COSMIC ISO 19761 method. This semi-formal representation can be generated manually throughout the manual application of the measurement procedures, but its manual production is time consuming.

Another step of the second research objective was the design and the development of a prototype that implements the measurement procedure proposed for the measurement of software functional requirements modeled with Simulink. This research prototype was tested to ensure that the results of the measurement made by the prototype were in accordance with the COSMIC ISO 19761 standard. The prototype was evaluated with an evaluation protocol proposed in the context of this research project for the automation tools which are based on the COSMIC standard and by using a set of functional requirements of Renault. An industrial version of this prototype-tool was also developed and is now in use at Renault; a patent request was submitted.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure [et à] l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie cotutelle France-Québec". Bibliogr. : f. [209]-214.
Mots-clés libres: Mesure du logiciel Automatisation. Systèmes enfouis (Informatique) Temps réel (Informatique) Logiciels Développement. 19761, COSMIC, Faisabilité, Fonctionnel, ISO, Mesure, Modélisation, Prototype, Renault, Simulink, Spécification, Statemate, Taille, Procédures de mesurage.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Abran, Alain
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Ramdane-Cherif, Amar
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 13 déc. 2011 16:45
Dernière modification: 01 mars 2017 22:48
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/939

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